JP7053141B2 - 電力資産を制御および監視するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本開示の分野は、一般的に発電に関し、より詳細には、複数の資産から安定して電力を出力し、それらの資産の動作を監視することに関する。

少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンは、ともに直列流れの関係で結合されている少なくとも１つの圧縮機と、燃焼器と、高圧タービンとを含む。より詳細には、圧縮機と高圧タービンとは、シャフトを通じて結合されて、高圧ロータアセンブリを形成する。タービンエンジンに入る空気が燃料と混合され、点火されて、高エネルギーガス流が形成される。高エネルギーガス流は、高圧タービンを通じて流れて高圧タービンを回転可能に駆動し、それによって、シャフトが、圧縮機および発電機を回転可能に駆動する。空気が高圧タービンを出ると、空気は一般的に、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に入り、熱回収蒸気発生器は、残った熱エネルギーの大部分を使用して水を煮沸および過熱して、電力出力を増大させるために蒸気タービンを駆動するのに使用される蒸気にする。ガスタービンエンジンは、相対的に安定した電力出力をもたらす。

しかしながら、再生可能発電資産（たとえば、風力タービン、太陽光発電システムなど）がますます普及してきており、電力出力に確定できない不安定さをもたらしている。不安定な資産の使用は増大し続ける可能性があり、送電網が、天候のような、制御できないパラメータの変動の影響をより受けやすくなっていく。

さらに、安定した発電資産と不安定な発電資産は両方とも、可能性のある問題および課題を回避するために、実質的に絶えず監視することを必要とし得る。加えて、課題によっては、個々の構成要素レベルでは検出可能でない場合があり、特定の一連の事象が発生したとき、または、特定の状態の組み合わせに達したときにのみ生じる場合がある。そのような障害を検出することは、人間のオペレータにとっては困難である場合があり、履歴データが限られていること、計算資源が限られていること、および、論理が固定されていることに起因して、リアルタイム制御装置およびシステムにとってはほぼ不可能である場合がある。少なくともいくつかの知られているコンピューティングシステムは、電力資産の現在の動作に関する障害のパターンを検出するのに必要とされる大量の履歴データを保持および処理することが可能ではない。システムがますます複雑になっていくにつれて、人間のオペレータが差し迫った障害を予測することはさらにより困難になる。

米国特許第９０９７２３６号明細書

一態様において、複数の電力資産を管理するためのシステムが提供される。システムは、少なくとも１つの不安定な資産と、少なくとも１つの確定的な資産と、少なくとも１つの不安定な資産および少なくとも１つの確定的な資産に通信可能に結合されている制御装置とを含み、制御装置は、上記少なくとも１つの不安定な資産からデータを受信し、受信されたデータに基づいて上記少なくとも１つの不安定な資産に関する電力出力の変化を予測し、予測された電力出力の変化を補償するために上記少なくとも１つの確定的な資産の動作を制御するように構成されている。

別の態様において、複数の電力資産を管理するための制御装置が提供される。制御装置は、メモリデバイスと、メモリデバイスに通信可能に結合されているプロセッサとを含み、プロセッサは、少なくとも１つの不安定な資産からデータを受信し、受信されたデータに基づいて少なくとも１つの不安定な資産に関する電力出力の変化を予測し、予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産の動作を制御するように構成されている。

別の態様において、複数の電力資産を管理するための方法が提供される。方法は、制御装置において、少なくとも１つの不安定な資産からデータを受信するステップと、制御装置を使用して、受信されたデータに基づいて少なくとも１つの不安定な資産に関する電力出力の変化を予測するステップと、制御装置を使用して、予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産の動作を制御するステップとを含む。

ガスタービンの例示的な実施形態の概略図である。 複数の電力資産を管理するための例示的な制御システムのブロック図である。 発電システム内の障害を予測するための例示的なシステムの概略図である。 図３に示すシステムを使用してデータ収集サービスおよび問題予測サービスを実施するための方法の流れ図である。 図３に示すシステムを使用して生成することができる例示的な表示の図である。 図２および図３に示すシステムとともに使用することができる例示的なコンピューティングデバイスのブロック図である。

本明細書に記載されている実施形態は、複数の電力資産を管理することを容易にする。少なくとも１つの不安定な資産および少なくとも１つの確定的な資産に通信可能に結合されている制御装置が、少なくとも１つの不安定な資産からデータを受信し、少なくとも１つの不安定な資産に関する電力出力の変化を予測し、予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産の動作を制御する。さらに、特定の電力資産の動作の管理を容易にするために、制御装置は、電力資産に関する動作データを収集し、電力資産の動作モードを決定し、履歴データを分析して、その動作モードで先行して動作している資産の平均状態を決定し、履歴データを分析して、その動作モードで先行して動作している資産に関する問題のある作動を識別し、動作データ、決定された平均状態、および識別された問題のある作動が、人間のオペレータに対して表示されるようにすることができる。

別途示さない限り、「概して（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、および「約（ａｂｏｕｔ）」のような近似する文言は、本明細書において使用される場合、そのように修飾されている用語が、当業者によって認識されるように、絶対的または完全な度合いではなく、おおよその度合いにのみ適用され得ることを示す。加えて、別途示さない限り、「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書においては標識としてのみ使用され、これらの用語が参照する項目に対して順序、位置、または階層の要件を課すようには意図されていない。その上、たとえば、「第２の」項目が参照されている場合、これは、「第１の」もしくはより小さい番号が付されている項目または「第３の」もしくはより大きい番号が付されている項目が存在することを要求するものではなく、または、除外するものでもない。

図１は、それとともに本開示の実施形態を使用することができる例示的なタービンエンジン１０の概略図である。例示的な実施形態において、タービンエンジン１０は、圧縮機部分１４と、圧縮機部分１４から下流に結合されている燃焼器部分１６と、燃焼器部分１６から下流に結合されているタービン部分１８と、タービン部分１８から下流に結合されている排出部分２０とを含むガスタービンである。

例示的な実施形態において、タービン部分１８は、ロータシャフト２２を介して圧縮機部分１４に結合されている。本明細書において使用される場合、「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」という用語は、構成要素間の直接的な機械的接続、電気的接続、および／または通信接続には限定されず、複数の構成要素間の間接的な機械的接続、電気的接続、および／または通信接続も含むことができることは留意されたい。ロータシャフト２２は、ガスタービン１０の中心線軸３２を規定する。別途記載しない限り、「軸方向に（ａｘｉａｌｌｙ）」という用語は、中心線軸３２に平行な方向を指し、「半径方向に（ｒａｄｉａｌｌｙ）」という用語は、中心線軸３２から半径方向外向きの方向を指す。

ガスタービン１０の動作中、圧縮機部分１４は、空気流１２を受ける。圧縮機部分１４は、ロータシャフト２２からの機械的回転エネルギーを変換して、空気流１２を圧縮してより高い圧力および温度にする。圧縮機部分１４は、圧縮空気２４の流れを燃焼器部分１６へと放出する。燃焼器部分１６において、圧縮空気２４は燃料２６の流れと混合され、点火されて、タービン部分１８に向かう燃焼ガス２８が生成される。タービン部分１８は、燃焼ガス２８からの熱エネルギーを、ロータシャフト２２の機械的回転エネルギーへと変換する。ロータシャフト２２は、限定ではないが、発電機および／または機械駆動適用部のような負荷（図示せず）に結合することができる。タービン部分１８は、排出された燃焼空気３０の流れを排出部分２０へと下流に放出する。

本明細書において記載されているシステムおよび方法は、タービンエンジン１０のような１つまたは複数の相対的に確定的な発電デバイスを使用して、相対的に不安定な発電デバイス（たとえば、風力タービン）の出力電力の変化を補償することを容易にする。統合制御システムが、確定的な、または不安定でない資産（たとえば、ガスタービン、蒸気タービン、ボイラなど）と不安定な資産（たとえば、風力タービン、太陽電池パネルなど）の両方を含む複数の資産を制御する。制御システムは、資産の間で情報（たとえば、測定値、予測、モデル）を通信することによって不安定でない資産と不安定な資産との間で協調させて、通常であれば個々の制御される資産から発生することになる変動なしに所望の電力出力を維持することを容易にする。

さらに、本明細書において記載されているシステムおよび方法は、現在の動作状態を履歴状態と比較することによって、発電所および／または電力資産の動作を監視することを容易にする。比較に基づいて、将来の結果を予測し、人間のオペレータに通信することができる。可能性のある問題のフラグを立てることができ、オペレータが、問題の識別された原因に基づいて適切な補正措置をとることが可能になる。

図２は、複数の電力資産を管理するための例示的な制御システム２００のブロック図である。システム２００は、確定的な資産と不安定な資産との間で協調させる制御装置２０２を含む。例示的な実施形態において、制御装置２０２は、ウィンドファーム２０４およびコンバインドサイクル天然ガスプラント２０６に通信可能に結合されている。代替的に、制御装置２０２は、システム２００が本明細書において記載されているように機能することを可能にするいずれのタイプの発電所に通信可能に結合されてもよい。

ウィンドファーム２０４は、複数の風力タービン２０８と、監視制御データ収集（ＳＣＡＤＡ）システム２１０とを含む。コンバインドサイクル天然ガスプラント２０６は、複数のガスタービン２１２と蒸気タービン２１４とを含む。ガスタービン２１２および蒸気タービン２１４は確定的な資産の例であり、風力タービン２０８は不安定な資産の例である。本明細書において使用される場合、確定的な資産とは、その発電が概して制御された要因に依拠する資産であり、一方で、不安定な資産とは、その発電が概して制御できない要因に依拠する資産である。すなわち、確定的な資産の電力出力は相対的に安定しており、一方で、不安定な資産の電力出力は、（たとえば、風速、利用可能な太陽光などに基づいて）実質的に変動する場合がある。確定的な資産は、たとえば、原子力発電所および化石燃料火力発電所を含み得、一方で、不安定な資産は、再生可能資源発電所を含み得る。

制御装置２０２は、ウィンドファーム２０４およびコンバインドサイクル天然ガスプラント２０６からデータを取得する。例示的な実施形態において、確定的な資産のサブセット（たとえば、ガスタービン２１２）が制御装置２０２によって制御モードにされ、それによって、それらの資産は、全体的な組み合わせ電力出力が、予め決定されている所望の出力に等しくなることを保証することを容易にするために、不安定な資産（たとえば、風力タービン２０８）を追跡する。これによって、全体的な組み合わせ電力出力が、制御できない要因（たとえば、天候）に基づいて浮動または変化しないことが保証される。確定的な資産のサブセットは、たとえば、応答時間が最も速い資産によって決定することができる。

例示的な実施形態において、制御装置２０２は、不安定な資産（たとえば、風力タービン２０８）からデータを受信し、不安定な資産の不安定さを中和するために、安定した確定的な資産のサブセット（たとえば、ガスタービン２１２）を制御する。制御装置２０２はまた、サブセット内にない確定的な資産からデータを受信することもできる。この協調制御を達成するために、図２に示すように、制御装置２０２は、資産および／または発電所のモデル２２０と、１つまたは複数の最適化アルゴリズム２２２と、履歴データ２２４とを含む。履歴データ２２４は、たとえば、制御装置２０２が、将来発生することになる電力変動に関して予測を行うことを可能にする天候パターンおよび／または電力系統需要パターンを含むことができる。

制御装置２０２がどの程度先行して電力変動を予測するかは、少なくとも部分的に、制御されるべき確定的な資産のタイプに応じて決まる。たとえば、原子力発電所のような、相対的に遅い資産は、概して通知に数時間を要する。対照的に、ガスタービンのような、相対的に速い資産は、通知に数分しか要しない場合がある。したがって、不安定な資産の電力出力の変化を埋め合わせるために、確定的な資産のタイプ（たとえば、原子力発電所、ガスタービンなど）は、出力変化速度（すなわち、確定的な資産が、提供される電力の量を増大および低減することが可能である速度）に基づいて選択することができる。

例示的な実施形態において、図２に示すように、制御装置２０２は、ウィンドファーム２０４とコンバインドサイクル天然ガスプラント２０６との間で動作を協調させる。特に、ウィンドファーム２０４は、各風力タービン２０８の位置、各風力タービン２０８の現在の電力出力、および、各風力タービン２０８における現在測定されている風速を含む情報を、制御装置２０２に報告する。制御装置２０２は、報告された情報を、モデル２２０、最適化アルゴリズム２２２および履歴データ２２４（たとえば、履歴天候データ、履歴現場データなど）と併せて使用して、予測を生成する。たとえば、制御装置２０２は、風前線がウィンドファーム２０４に到達し、ウィンドファーム２０４によって生成される電力にスパイクが発生することを予測することができる。制御装置２０２は、最適な性能の維持を促進しながら、電力の予測される増大をモデル化する。電力の予測される増大に基づいて、制御装置２０２は、天然ガスプラント２０６に、各確定的な資産の負荷を適切な電力量だけ低減するように命令する。

コンバインドサイクル天然ガスプラント２０６のような発電所の動作中、システム、ガスタービン、または発電所全体の障害をもたらす場合がある複数のシナリオがある。そのようなシナリオは、相対的に複雑である場合がある。たとえば、たとえ各個々の事象または条件がそれ自体では必ずしも差し迫った障害を示さないとしても、一連の事象または特定の条件の組み合わせが障害をもたらす場合がある。そのような障害を予測することは、障害パターンを識別するために相当の経験を必要とするため、人間のオペレータにとっては困難である場合がある。さらに、リアルタイム制御装置およびシステムでは、差し迫った問題を予測することはかなり困難である場合がある。

図３は、発電システム（たとえば、ガスタービン）内の障害を予測するための例示的なシステム３００の概略図である。システム３００は、制御論理３０４に基づいて動作するリアルタイム制御装置３０２を含む。リアルタイム制御装置３０２は資産（たとえば、風力タービン２０８またはガスタービン２１２）を制御し、資産に関連するデータを二次デバイス３０６に送信する。例示的な実施形態において、二次デバイス３０６は、データ収集サービス３０８および問題予測サービス３１０を実施する。データ収集サービス３０８のために、二次デバイス３０６は、ガスタービンのような電力資産から動作データを収集し、収集された動作データをデータベース３１２に記憶する。問題予測サービス３１０のために、二次デバイス３０６は、現在の動作データを、データベース３１２から取り出される履歴動作データと比較する。比較の結果は、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）３１４（たとえば、表示デバイス）に出力することができる。

図４は、データ収集サービス３０８および問題予測サービス３１０（図３に示す）を実施するための方法４００の流れ図である。方法４００は、たとえば、二次デバイス３０６（図３に示す）によって実施することができる。

ブロック４０２において、発電資産（たとえば、ガスタービン）の現在の動作モードが判定される。データ収集サービス３０８を実施するための、ブロック４０４において、現在の動作データが判定された現在の動作モードでタグ付けされる。ブロック４０６において、タグ付けされたデータが、将来分析するためにデータベース（たとえば、データベース３１２（図３に示す））に記憶される。

問題予測サービス３１０を実施するために、ブロック４０８において、データベースが、現在の動作モードに対応する履歴データを求めて問い合わせされる。ブロック４１０において、現在の動作モードにおいて動作しているときの発電資産の平均状態を判定するために履歴データが分析される。ブロック４１２において、履歴データ内の問題または障害のあった異常値または作動を識別しフラグ立てするために、履歴データがさらに分析される。ブロック４１４において、現在の動作データ、ブロック４１０において判定された平均状態、および、ブロック４１２においてフラグ立てされた任意の問題のある異常値または作動が表示される。この情報は、たとえば、ＨＭＩ３１４（図３に示す）に表示することができる。

図５は、ブロック４１４（図４に示す）において生成することができる例示的な表示５００である。図５に示すように、例示的な実施形態において、表示５００は、監視されている特定の発電資産に関する、経時的な排気温度をプロットしている。代替的に、表示５００は、本明細書において記載されているように、発電資産の動作の監視を容易にするいずれのタイプのプロットまたはデータを表示してもよい。表示５００は、現在の動作データ曲線５０２と、平均状態曲線５０４と、問題曲線５０６とを含む。特に、現在の動作データ曲線５０２は、現在時刻５１０において終端している。表示５００はまた、問題曲線５０６の結果として発生した障害（すなわち、ベアリング先端部障害）を識別する障害インジケータ５１２をも含む。

特に、表示５００を見れば、人間のオペレータは、発電資産の動作が障害をもたらす可能性があるか否かを迅速かつ容易に判定することができる。たとえば、図５において、現在の動作データ曲線５０２は、平均状態曲線５０４から逸れており、問題曲線５０６をたどっている。これは、発電資産が人間のオペレータから調整されることなく動作し続けた場合に、ベアリング先端部障害が発生しようとしている可能性があることを示す。表示５００を観察すれば、人間のオペレータは、発生しようとしている可能性がある障害を回避するために適切な措置（たとえば、診断、保守管理、または部品交換を実施すること）をとることができる。

したがって、システム３００は、発電資産および発電所の現在の動作を評価するために、同様の状況を分析するために以前にログ記録されている履歴動作データを使用する。システム３００はまた、動作の成功および障害をもたらす予測される動作経路が表示されることも容易にする。差し迫った障害がある場合、この障害は、履歴動作からの確率的状況に基づいてオペレータに示される。

そのため、システム３００は、リアルタイム動作データを履歴分析と組み合わせて、オペレータに、そうでなければ検出不可能な問題を警告する。システム３００は、それについて分析を訓練すべきである新たな動作データを絶えず収集するため、システム３００はまた、学習の態様をも含む。１つの所与の場所にある発電資産、または、複数の場所にある資産に関するデータを収集し、大量のデータを利用して、問題をより良好に予測し、回避することができる。

システム３００はまた、オペレータに、動作がいつ通常の経路から外れるかも示す。発電所または発電資産がいつ標準的な動作経路から外れるか（履歴データによって判定される）を知ることによって、オペレータは、いつ保守管理が必要になるか、または、いつ部品が劣化し始めるかを判定して、システム３００の出力に基づいてリアルタイムで措置をとることができる。したがって、履歴データに基づいて相対的に発生する可能性がある潜在的な問題経路を表示することによって、費用のかかるダウンタイムまたは機器の損傷の回避において有意な値がもたらされる。

図６は、本明細書において記載されているシステムおよび方法を実施するのに使用することができるコンピューティングデバイス６００のブロック図である。たとえば、コンピューティングデバイス６００は、制御装置２０２（図２に示す）および／または二次デバイス３０６（図３に示す）を実装するために使用することができる。

コンピューティングデバイス６００は、少なくとも１つのメモリデバイス６１０と、命令を実行するためにメモリデバイス６１０に結合されているプロセッサ６１５とを含む。いくつかの実施形態において、実行可能命令が、メモリデバイス６１０に記憶される。例示的な実施形態において、コンピューティングデバイス６００は、プロセッサ６１５をプログラムすることによって、本明細書において記載されている１つまたは複数の動作を実施する。たとえば、プロセッサ６１５は、動作を１つまたは複数の実行可能命令として符号化すること、および、実行可能命令をメモリデバイス６１０において提供することによってプログラムすることができる。

プロセッサ６１５は、１つまたは複数の処理装置（たとえば、マルチコア構成にある）を含むことができる。さらに、プロセッサ６１５は、主プロセッサが二次プロセッサとともに単一チップ上に存在する、１つまたは複数のヘテロジニアスプロセッサシステムを使用して実装することができる。別の説明例において、プロセッサ６１５は、同じタイプの複数のプロセッサを含む対称マルチプロセッサシステムであってもよい。さらに、プロセッサ６１５は、１つまたは複数のシステムおよびマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ならびに本明細書において記載されている機能を実行することが可能な任意の他の回路を含む任意の適切なプログラム可能回路を使用して実装することができる。

例示的な実施形態において、メモリデバイス６１０は、実行可能命令および／または他のデータのような情報が記憶され、取り出されることを可能にする１つまたは複数のデバイスである。メモリデバイス６１０は、限定ではなく、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、および／またはハードディスクのような、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含むことができる。メモリデバイス６１０は、限定ではなく、アプリケーションソースコード、アプリケーションオブジェクトコード、対象のソースコード部分、対象のオブジェクトコード部分、構成データ、実行事象および／または任意の他のタイプのデータを記憶するように構成することができる。

例示的な実施形態において、コンピューティングデバイス６００は、プロセッサ６１５に結合されているプレゼンテーションインターフェース６２０（たとえば、ＨＭＩ３１４（図３に示す））を含む。プレゼンテーションインターフェース６２０は、ユーザ６２５に情報を提示する。たとえば、プレゼンテーションインターフェース６２０は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または「電子インク」ディスプレイのような表示デバイスに結合することができるディスプレイアダプタ（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態において、プレゼンテーションインターフェース６２０は、１つまたは複数の表示デバイスを含む。例示的な実施形態において、オペレータが表示５００を見ることができるように、表示５００が、プレゼンテーションインターフェース６２０に表示される。

例示的な実施形態において、コンピューティングデバイス６００は、ユーザ入力インターフェース６３５を含む。ユーザ入力インターフェース６３５は、プロセッサ６１５に結合されており、ユーザ６２５から入力を受信する。ユーザ入力インターフェース６３５は、たとえば、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、タッチセンサ式パネル（たとえば、タッチパッドまたはタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出器、および／または音声ユーザ入力インターフェースを含んでもよい。タッチスクリーンのような単一の構成要素が、プレゼンテーションインターフェース６２０の表示デバイスと、ユーザ入力インターフェース６３５の両方として機能してもよい。

コンピューティングデバイス６００は、例示的な実施形態において、プロセッサ６１５に結合されている通信インターフェース６４０を含む。通信インターフェース６４０は、１つまたは複数のリモートデバイスと通信する。リモートデバイスと通信するために、通信インターフェース６４０は、たとえば、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、および／または移動体通信アダプタを含んでもよい。

本明細書に記載されているシステムおよび方法は、複数の電力資産を管理することを容易にする。少なくとも１つの不安定な資産および少なくとも１つの確定的な資産に通信可能に結合されている制御装置が、少なくとも１つの不安定な資産からデータを受信し、少なくとも１つの不安定な資産に関する電力出力の変化を予測し、予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産の動作を制御する。さらに、特定の電力資産の動作の管理を容易にするために、制御装置は、電力資産に関する動作データを収集し、電力資産の動作モードを決定し、履歴データを分析して、その動作モードで先行して動作している資産の平均状態を決定し、履歴データを分析して、その動作モードで先行して動作している資産に関する問題のある作動を識別し、動作データ、決定された平均状態、および識別された問題のある作動が、人間のオペレータに対して表示されるようにすることができる。

本明細書において記載されているシステムおよび方法の少なくとも１つの技術的効果は、（ａ）少なくとも１つの不安定な資産からデータを受信すること、（ｂ）受信されたデータに基づいて少なくとも１つの不安定な資産に関する電力出力の変化を予測すること、および、（ｃ）予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産の動作を制御することを含む。

本明細書において記載されている方法およびシステムは、本明細書において記載されている特定の実施形態に限定されない。たとえば、各システムの構成要素および／または各方法のステップは、本明細書において記載されている他の構成要素および／またはステップから独立して別個に使用および／または実践することができる。加えて、各構成要素および／またはステップはまた、他のアセンブリおよび方法とともに使用および／または実践されてもよい。

本開示は様々な特定の実施形態に関して記載されているが、本開示は、特許請求の範囲の趣旨および範囲内で修正して実践することができることが、当業者には認識されよう。本開示の様々な実施形態の特定の特徴がいくつかの図面に示されており、他の図面には示されていない場合があるが、これは便宜上のものにすぎない。その上、上記の記載において「一実施形態」が参照されている場合、これは、同じく記載されている特徴を組み込む追加の実施形態が存在することを除外するものとして解釈されるようには意図されていない。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴との組み合わせにおいて参照および／または特許請求され得る。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
複数の電力資産を管理するためのシステム（２００）であって、
少なくとも１つの不安定な資産（２０８）と、
少なくとも１つの確定的な資産（２１２）と、
前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）および前記少なくとも１つの確定的な資産（２１２）に通信可能に結合されている制御装置（２０２）であり、
前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）からデータを受信し、
前記受信されたデータに基づいて前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）に関する電力出力の変化を予測し、
予測された電力出力の変化を補償するために前記少なくとも１つの確定的な資産（２１２）の動作を制御するように構成されている、制御装置（２０２）と
を備える、システム（２００）。
［実施態様２］
前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）は風力タービン（２０８）を含む、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様３］
前記受信されたデータは、前記風力タービン（２０８）の位置、前記風力タービン（２０８）の現在の電力出力、および、前記風力タービン（２０８）における現在測定されている風速を含む、実施態様２に記載のシステム（２００）。
［実施態様４］
前記少なくとも１つの確定的な資産（２１２）はガスタービン（２０８）を含む、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様５］
前記制御装置（２０２）は、
電力資産に関する動作データ（５０２）を収集することであって、前記電力資産は、前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）および前記少なくとも１つの確定的な資産（２１２）のうちの１つである、収集することと、
前記電力資産の動作モードを判定することと、
履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している資産の平均状態（５０４）を決定することと、
前記履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している資産に関する問題のある作動（５０６）を識別することと、
前記動作データ（５０２）、前記決定された平均状態（５０４）、および前記識別された問題のある作動（５０６）が、人間のオペレータに対して表示されるようにすることと
を行うようにさらに構成されている、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様６］
前記制御装置（２０２）は、
前記収集された動作データ（５０２）を記憶し、
前記記憶された動作データ（５０２）に基づいて更新された履歴データを生成するようにさらに構成されている、実施態様５に記載のシステム（２００）。
［実施態様７］
前記制御装置（２０２）は、故障インジケータ（５１２）が表示されるようにするようにさらに構成されており、前記故障インジケータ（５１２）は、前記識別された問題のある作動（５０６）の結果として発生した故障を識別する、実施態様５に記載のシステム（２００）。
［実施態様８］
複数の電力資産を管理するための制御装置（２０２）であって、
メモリデバイス（６１０）と、
前記メモリデバイス（６１０）に通信可能に結合されているプロセッサ（６１５）であり、
少なくとも１つの不安定な資産（２０８）からデータを受信し、
前記受信されたデータに基づいて前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）に関する電力出力の変化を予測し、
前記予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産（２１２）の動作を制御するように構成されている、プロセッサと
を備える、制御装置（２０２）。
［実施態様９］
少なくとも１つの不安定な資産（２０８）からデータを受信するために、前記プロセッサ（６１５）は、風力タービン（２０８）からデータを受信するように構成されている、実施態様８に記載の制御装置（２０２）。
［実施態様１０］
前記風力タービン（２０８）からデータを受信するために、前記プロセッサ（６１５）は、風力タービン（２０８）の位置、前記風力タービン（２０８）の現在の電力出力、および、前記風力タービン（２０８）における現在測定されている風速を受信するように構成されている、実施態様９に記載の制御装置（２０２）。
［実施態様１１］
少なくとも１つの確定的な資産（２１２）の動作を制御するために、前記プロセッサ（６１５）は、ガスタービン（２１２）の動作を制御するように構成されている、実施態様８に記載の制御装置（２０２）。
［実施態様１２］
前記プロセッサ（６１５）は、
電力資産に関する動作データ（５０２）を収集することであって、前記電力資産は、前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）および前記少なくとも１つの確定的な資産（２１２）のうちの１つである、収集することと、
前記電力資産の動作モードを判定することと、
履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している資産の平均状態（５０４）を決定することと、
前記履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している資産に関する問題のある作動（５０６）を識別することと、
前記動作データ（５０２）、決定された平均状態（５０４）、および識別された問題のある作動（５０６）が、前記プロセッサ（６１５）に結合されているプレゼンテーションインターフェース（６２０）上に表示されるようにすることと
を行うようにさらに構成されている、実施態様８に記載の制御装置（２０２）。
［実施態様１３］
前記プロセッサ（６１５）は、
前記収集された動作データ（５０２）が前記メモリデバイス（６１０）に記憶されるようにし、
前記記憶された動作データ（５０２）に基づいて更新された履歴データを生成するようにさらに構成されている、実施態様１２に記載の制御装置（２０２）。
［実施態様１４］
前記プロセッサ（６１５）は、故障インジケータ（５１２）が前記プレゼンテーションインターフェース（６２０）上に表示されるようにするようにさらに構成されており、前記故障インジケータ（５１２）は、前記識別された問題のある作動（５０６）の結果として発生した故障を識別する、実施態様１２に記載の制御装置（２０２）。
［実施態様１５］
複数の電力資産を管理するための方法であって、
制御装置（２０２）において、少なくとも１つの不安定な資産（２０８）からデータを受信するステップと、
前記制御装置（２０２）を使用して、前記受信されたデータに基づいて前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）に関する電力出力の変化を予測するステップと、
前記制御装置（２０２）を使用して、前記予測された電力出力の変化を補償するために少なくとも１つの確定的な資産（２１２）の動作を制御するステップと
を含む、方法。
［実施態様１６］
少なくとも１つの不安定な資産（２０８）からデータを受信するステップは、風力タービン（２０８）からデータを受信するステップを含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
風力タービン（２０８）からデータを受信するステップは、前記風力タービン（２０８）の位置、前記風力タービン（２０８）の現在の電力出力、および、前記風力タービン（２０８）における現在測定されている風速を受信するステップを含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
少なくとも１つの確定的な資産（２１２）の動作を制御するステップは、ガスタービン（２１２）の動作を制御するステップを含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１９］
前記電力資産に関する動作データ（５０２）を収集するステップであって、電力資産は、前記少なくとも１つの不安定な資産（２０８）および少なくとも１つの確定的な資産（２１２）のうちの１つである、収集するステップと、
前記電力資産の動作モードを判定するステップと、
履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している資産の平均状態（５０４）を決定するステップと、
前記履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している資産に関する問題のある作動（５０６）を識別するステップと、
前記動作データ（５０２）、前記決定された平均状態（５０４）、および前記識別された問題のある作動（５０６）が、人間のオペレータに対して表示されるようにするステップと
をさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様２０］
前記収集された動作データ（５０２）が記憶されるようにするステップと、
前記記憶された動作データ（５０２）に基づいて更新された履歴データを生成するステップと
をさらに含む、実施態様１９に記載の方法。

１０ タービンエンジン
１２ 空気流
１４ 圧縮機部分
１６ 燃焼器部分
１８ タービン部分
２０ 排出部分
２２ ロータシャフト
２４ 圧縮空気
２６ 燃料
３０ 燃焼ガス
３２ 中心線軸
２００ システム
２０２ 制御装置
２０４ ウィンドファーム
２０６ コンバインドサイクル天然ガスプラント
２０８ 風力タービン
２１０ ＳＣＡＤＡシステム
２１２ ガスタービン
２１４ 蒸気タービン
２２０ モデル
２２２ 最適化アルゴリズム
２２４ 履歴データ
３００ システム
３０２ 制御装置
３０４ 制御論理
３０６ 二次デバイス
３０８ データ収集サービス
３１０ 問題予測サービス
３１２ データベース
３１４ ヒューマンマシンインターフェース
４００ 方法
４０２ ブロック
４０４ ブロック
４０６ ブロック
４０８ ブロック
４１０ ブロック
４１２ ブロック
４１４ ブロック
５００ 表示
５０２ 現在の動作データ曲線
５０４ 平均状態曲線
５０６ 問題曲線
５１０ 現在時刻
５１２ 障害インジケータ
６００ コンピューティングデバイス
６１０ メモリデバイス
６１５ プロセッサ
６２０ プレゼンテーションインターフェース
６２５ ユーザ
６３５ ユーザ入力インターフェース
６４０ 通信インターフェース

Claims (10)

1. 複数の発電機を管理するためのシステム（２００）であって、
   制御不能な発電源に依存する不安定な発電を行う少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）と、
   負荷変動に対して第１の確定的な応答時間を有する、確定的な発電を行う第１の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットと、負荷変動に対して第２の確定的な応答時間を有し、原子力発電所で構成される、確定的な発電を行う第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットとを有し、前記第２の確定的な応答時間が前記第１の確定的な応答時間が遅い、複数の発電資産と、
   前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）および前記第１及び第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットに通信可能に結合されている制御装置（２０２）であり、
   前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）から現在の動作データと履歴データとを取得し、
   前記取得された現在の動作データと履歴データに基づいて前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）に関する電力出力の将来の変化を予測し、前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）の電力出力の前記将来の変化は、より遅い前記第２の確定的な応答時間によって定義される期間についてさらに予測し、これにより、前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットは、予測された前記将来の変化の補償を容易にするために、前記期間中および予測される将来の変化が発生する前に制御され、
   リアルタイム制御モードで少なくとも前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットを運転し、
   前記第１の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの電力出力と前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの電力出力と前前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）の電力出力の合計が、予測される将来の変化が発生するとき、所定の組み合わされた電力出力に等しくなるように、少なくとも前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの現在の電力出力は、前記少なくとも１つの不安定な発電機の電力出力の予測される将来の変動に応じて、前記期間中に制御され、
   前記予測された電力出力の変化を補償するために前記第１及び第２の確定的な発電機（２１２、２１４）の内で応答時間が最も速いものの動作を制御し、
   前記第１及び第２の確定的な発電機（２１２、２１４）の履歴データ（２２４）を分析して、前記第１及び第２の確定的な発電機（２１２、２１４）の障害を予測し、
   前記障害の予測に基づいて故障インジケータ（５１２）を表示するように構成されている、制御装置（２０２）と
   を備える、システム（２００）。
2. 前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）は風力タービン（２０８）を含む、請求項１記載のシステム（２００）。
3. 前記受信されたデータは、前記風力タービン（２０８）の位置、前記風力タービン（２０８）の現在の電力出力、および、前記風力タービン（２０８）における現在測定されている風速を含む、請求項２記載のシステム（２００）。
4. 前記第１及び第２の確定的な発電機（２１２）はガスタービン（２０８）を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム（２００）。
5. 前記制御装置（２０２）は、
   前記第１または第２の確定的な発電機（２１２）に関する動作データ（５０２）を収集することと、
   前記第１または第２の確定的な発電機（２１２）の動作モードを判定することと、
   履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している前記第１または第２の確定的な発電機（２１２）の平均状態（５０４）を決定することと、
   前記履歴データ（２２４）を分析して、前記動作モードで先行して動作している前記第１または第２の確定的な発電機（２１２）に関する問題のある作動（５０６）を識別することと、
   前記動作データ（５０２）、前記決定された平均状態（５０４）、および前記識別された問題のある作動（５０６）が、人間のオペレータに対して表示されるようにすることとを行うようにさらに構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム（２００）。
6. 前記制御装置（２０２）は、
   前記収集された動作データ（５０２）を記憶し、
   前記記憶された動作データ（５０２）に基づいて更新された履歴データを生成するようにさらに構成されている、請求項５記載のシステム（２００）。
7. 前記制御装置（２０２）は、故障インジケータ（５１２）が表示されるようにするようにさらに構成されており、前記故障インジケータ（５１２）は、前記識別された問題のある作動（５０６）の結果として発生した故障を識別する、請求項５または６に記載のシステム（２００）。
8. 複数の発電機を管理するための制御装置（２０２）であって、
   メモリデバイス（６１０）と、
   前記メモリデバイス（６１０）に通信可能に結合されているプロセッサ（６１５）であり、
   制御不能な発電源に依存し、不安定な発電を行う少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）から現在の動作データと履歴データとを取得し、
   前記取得した現在の動作データと履歴データとに基づいて前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）に関する電力出力の将来の変化を予測し、
   前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）の電力出力の前記将来の変化は、確定的な発電を行う第１の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの第１の確定的な応答時間より遅い、原子力発電所で構成される、確定的な発電を行う第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの第２の確定的な応答時間によって定義される期間についてさらに予測し、これにより、前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットは、予測された前記将来の変化の補償を容易にするために、前記期間中および予測される将来の変化が発生する前に制御され、
   リアルタイム制御モードで少なくとも前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットを運転し、
   前記第１の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの電力出力と前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの電力出力と前前記少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）の電力出力の合計が、予測される将来の変化が発生するとき、所定の組み合わされた電力出力に等しくなるように、少なくとも前記第２の確定的な発電機（２１２、２１４）のサブセットの現在の電力出力は、前記少なくとも１つの不安定な発電機の電力出力の予測される将来の変動に応じて、前記期間中に制御され、
   前記予測された電力出力の変化を補償するために確定的な発電を行う第１及び第２の確定的な発電機（２１２）の内で応答時間が最も速いものの動作を制御するように構成されている、プロセッサ（６１５）と
   を備える、制御装置（２０２）。
9. 少なくとも１つの不安定な発電機（２０８）からデータを受信するために、前記プロセッサ（６１５）は、風力タービン（２０８）からデータを受信するように構成されている、請求項８記載の制御装置（２０２）。
10. 風力タービン（２０８）からデータを受信するために、前記プロセッサ（６１５）は、前記風力タービン（２０８）の位置、前記風力タービン（２０８）の現在の電力出力、および、前記風力タービン（２０８）における現在測定されている風速を受信するように構成されている、請求項９記載の制御装置（２０２）。

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